REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPRIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA

INGENIERÍA CIVIL 601 DIURNO PROYECTOS DE ACERO

OCUMARE DEL TUY, ESTADO BOLIVARIANO DE MIRANDA

CERCHAS, EDIFICIOS Y GALPONES

INDUSTRIALES

PROFESORA: BACHILLERES:ING. ANTHONY PINTO APONTE CAROLINA C.I.: 25.230.795

CORNEJO JORGE C.I.: 23.609.291

OCUMARE DEL TUY, OCTUBRE DE 2015

CERCHAS

Las cerchas son estructuras reticulada, triangulada normalmente con dos puntos de apoyo –isostática- que representa un conjunto cerrado de esfuerzos, lo que la hace estructuralmente independiente autosustentable y se debe conectar al resto de la estructura para que reciba las cargas.

El principio fundamental de las cerchas es unir elementos rectos para formar triángulos. Esto permite soportar cargas transversales, entre dos apoyos, usando menor cantidad de material que el usado en una viga, pero con el inconveniente de que los elementos ocupan una altura vertical considerable.

TIPOS DE CERCHAS

Las cerchas planas de nudos articulados pueden dividirse desde el punto de vista estructural en:

Cerchas simples son celosías estáticamente determinadas En el que el número de barras y el número de nudos satisface que b + 3

= 2n, pueden ser calculadas mediante las ecuaciones de la estática en alguna de sus modalidades equilibrio de nudos y/o métodos de la estática gráfica. Geométricamente son una triangulación conforme o regular.

Cerchas compuestas Son también cerchas estáticamente determinadas con b + 3 = 2n que

pueden construirse uniendo dos o más celosías simples, de tal manera que cada par comparta una sus articulaciones y se añada alguna barra adicional entre cada par de modo que cualquier movimiento de una respecto de la otra esté impedido. Admiten una reducción al caso anterior.

Cerchas complejas Que engloba a cualquier cercha plana que no sea de los tipos

anteriores. Son estructuras hiperestáticas para las que se puede usar el método de Heneberg o el método matricial de la rigidez.

CERCHAS PLANAS ESTÁTICAMENTE DETERMINADASUna cercha se llama estáticamente determinada o totalmente isostática si se

aplican sucesivamente las ecuaciones de equilibrio mecánico, primero al conjunto de la estructura, para determinar sus reacciones, y luego a las partes internas, para determinar los esfuerzos sobre cada uno de los elementos que la integran. Estas dos condiciones se llaman:

Isostaticidad externa Cuando es posible calcular

las reacciones usando exclusivamente las ecuaciones de la estática. Para que eso suceda el número de grados de libertad eliminados por los anclajes varios de la cercha deben ser a lo sumo de tres, puesto que sólo existen tres ecuaciones independientes de la estática aplicables al conjunto de la estructura.

Isostaticidad interna Cuando es posible determinar los esfuerzos internos de cada una de las

barras que forman la estructura, como veremos para que se dé esta condición se requiere una cierta relación entre el número de barras y nudos.

CERCHAS TRIDIMENSIONALESLas cerchas tridimensionales isostáticas se forman a partir de tetraedros. Otra

posibilidad común para las celosías tridimensionales es hacerlas de base cuadrada y rigidizar de algún modo en el plano de las bases.

CERCHAS DE NUDOS RÍGIDOSUna cercha de nudos rígidos es un tipo de estructura hiperestática que

geométricamente puede ser similar a una cercha estáticamente determinada pero estructuralmente tiene barras trabajando en flexión.

Un nudo se llama rígido si una vez deformada la estructura el ángulo formado inicialmente por todas las barras se mantiene a pesar de que globalmente todo el nudo ha podido haber girado un ángulo finito.

Puede probarse que dos cerchas de idéntica geometría, siendo los nudos de una rígidos y los de los otros articulados, cumplen que:

La cercha de nudos articulados tiene esfuerzos axiales mayores que la de nudos rígidos.

La cercha de nudos articulados es más deformable. La cercha de nudos rígidos presenta mayores problemas en el dimensionado

de las uniones entre barras.

CERCHAS PLANAS NOTABLESDe acuerdo con el

uso y disposición de las cargas conviene una u otra tipología o disposición de montantes verticales y diagonales. Algunas de las tipologías más usadas se conocen por el nombre propio de las personas que las patentaron o estudiaron en detalle por vez primera.

En las cerchas horizontales con cargas gravitatorias verticales generalmente el cordón superior (conjunto de barras horizontales o inclinadas situadas más arriba) está sometido a esfuerzos de compresión, mientras que el cordón inferior está sometido a esfuerzos de tracción. En cambio, los montantes y las diagonales presentan más variabilidad. Según la inclinación de las diagonales a uno u otro lado pueden estar todas traccionadas, todas comprimidas, con compresiones y tracciones alternas, o con una distribución de esfuerzos aún más compleja.

Cercha Long Este tipo de cercha debe su nombre a Stephen H. Long (1784-1864), y

tiene su origen hacia 1835. Los cordones superior e inferior horizontales se unen mediante montantes verticales todos ellos arriostrados por diagonales dobles.

Cercha Pratt Originalmente fue diseñada por Thomas y Caleb Pratt en 1844,

representa la adaptación de las celosías al uso más generalizado de un nuevo material de construcción de la época: el acero. A diferencia de una celosía Howe, aquí las barras están inclinadas en sentido contrario (ahora forman V's), de manera que las diagonales están sometidas a tracción mientras que las barras verticales están comprimidas.

Cercha Warren, Fue patentada por los ingleses James Warren y Willboughby Monzoni

en 1848. El rasgo característico de este tipo de cerchas es que forman una serie de triángulos isósceles (o equiláteros), de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud. Típicamente en una cercha de este tipo y con cargas aplicadas verticales en sus nudos superiores, las diagonales presentan alternativamente compresión y tracción. Esto, que es desfavorable desde el punto de vista resistente, presenta en cambio una ventaja constructiva. Si las cargas son variables sobre la parte superior de la celosía (como por ejemplo en una pasarela) la celosía presenta resistencia similar para diversas configuraciones de carga.

Pseudocercha Vierendeel, En honor al ingeniero belga A. Vierendeel, tiene como características

principales las uniones obligatoriamente rígidas y la ausencia de diagonales inclinadas. De esta manera, en una (pseudo)cercha Vierendeel, no aparecen formas triangulares como en la mayoría de cerchas, sino una serie de marcos rectangulares. Se trata por tanto de una estructura empleada en edificación por el aprovechamiento de sus aperturas.

Existen otros tipos de estructuras de celosía o cerchas tales como: Abanico. Armadura K. Bailey. Barril. Bollman. Bowstring. Doble Invertida. Fink. Multipanel. Pennsylvania.

APLICACIONES DE CADA TIPO DE CERCHAS

Las cerchas se emplean cuando se tiene luces libres grandes como puentes, sitios públicos y estadios. Las cerchas paralelas se usan en recintos amplios, de

cordones superiores curcos se comportan similar a una estructura colgante o un arco y se emplean en algunos puentes, en techos y entrepiso se emplean cerchas livianas, donde se observa un tipo de cercha empleado para techo y entrepiso que corresponde a variaciones realizadas sobre la cercha Warren. El rango de luces de la cercha es de 15 a 30mts para cerchas de madera y de acero.

EDIFICIOS Y GALPONES INDUSTRIALES

Se entiende por edificios industriales aquellos destinados a contener en su interior los diversos equipos y maquinarias de producción, los almacenes y depósitos, talleres vestuarios y baños y otras facilidades que forman un conjunto industrial. Son edificaciones en los cuales se busca un tipo de construcción económica y funcional.

Se denomina galpón o granero a una construcción relativamente grande que suele destinarse al depósito de mercaderías o maquinarias. Suelen ser construcciones rurales con una sola puerta.

Los primeros pasos son idénticos al caso estudiado con las generalidades de estructuras

de concreto sin embargo existen diferencias importantes en el diseño y la construcción ,ya que las estructuras de concreto son más pesadas, lentas de ejecutar, más costosas por el encofrado, sin embargo las estructuras de acero son más delicadas de construir, necesitan mano de obra más especializada y los acabados y remates son muy engorrosos, por lo cual es ideal para edificios industriales pero no para los edificios habitacionales.

Se puede dividir las estructuras metálicas en: Losas

Estas se construyen con Losa cero malla electrosoldada y concreto de 10 cm de espesor promedio, éstas laminas se apoyan y solapan en la parte superior de vigas tubulares o electrosoldadas en forma de doble t denominadas correas las cuales se calculan en la mayoría de los casos como vigas simplemente apoyadas sobre las vigas de carga.

Las correas Son vigas que vienen a representar los nervios de las losas nervadas de

concreto, ellas se diferencian de las vigas de carga porque las correas no reciben cargas horizontales de sismo viento u otro origen, las vigas sísmicas llevan la misma dirección de las correas

Vigas de carga Éstas se encargan de formar pórticos rígidos que reciben las cargas

gravitacionales de las losas y soportan las cargas de sismo y otra índole en unión con las columnas, adicionalmente se diferencian de las correas por la gran cantidad de elementos de rigidización que poseen tales como, cartelas, ménsulas, rigidizadores horizontales y verticales, y cerchas y tirantes que ayudan a los pórticos.

Columnas Son muy importantes por lo cual su diseño es delicado, ya que a

diferencia de las columnas de concreto armado, que son rígidas, éstas son esbeltas y susceptibles de pandear y cuando los momentos son importantes en varias direcciones muchas veces se construyen con varios perfiles.

Apoyos o planchas base Son la estructura de enlace entre el acero y el concreto, entre la

estructura y las fundaciones, por lo general son planchas de diferentes espesores que mediante pernos que penetran el concreto y transmiten las cargas. Las uniones van desde un diseño muy simple constituido por una plancha de 3/8 " y 30 x 30 cm con 4 cabillas soldadas de 1/2 " con terminación en forma de gancho que penetran en el concreto 30 cm, hasta planchas de 1 m2 de área y 30 pernos de alta resistencia y diámetro 1" que entran en el concreto hasta 80 cm de profundidad y una multiplicidad de rigidizadores entre la columna y la plancha.

Uniones soldadas o empernadas En el diseño de las estructuras metálicas son muy importantes las

conexiones, por lo cual la inspección juega un rol decisivo en la calidad de la obra. La soldadura se define por la resistencia del electrodo (E60/13) (E70/18) por el espesor del cordón y la longitud del mismo. Los pernos se definen por la resistencia del acero utilizado en la manufactura del mismo que puede llegar a 8000 Kg/cm2 y por el diámetro, en las uniones empernadas se debe tener en cuenta la separación a los bordes y entre pernos.

Las cerchas o armaduras Son estructuras típicas de acero ya que están formadas por perfiles que

solo están sometidos a fuerzas axiales de tracción o compresión y sirven para rigidizar edificios que no son capaces de soportar las fuerzas sísmicas por si solos o también para construir galpones con grandes luces entre apoyos donde las cerchas hacen la función de una viga y el más importante de los usos lo encontramos en los puentes ya que se usan miles de diferentes tipos de cerchas para formar las vigas que van de un extremo a otro del puente y entre ellas se coloca el tablero que soporta los vehículos que cruzan dicho puente.

Anclajes especiales Usados en las estructuras metálicas y de concreto.

ARRIOSTAMIENTO

Es la acción de rigidizar o estabilizar una estructura mediante el uso de elementos que impidan el desplazamiento o deformación de

la misma: Estructuras de sujeción y equilibrio en la construcción de edificaciones mediante contrafuertes, arbotantes, tirantes metálicos, de madera, entre otros.

BIBLIOGRAFÍA

Información disponible en:

https://es.wikipedia.org/wiki/Celos%C3%ADa_(ingenier%C3%ADa) estructuras.eia.edu.co/estructurasI/cerchas/cerchas.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Edificio http://es.wikipedia.org/wiki/Galpones https://es.wiktionary.org/wiki/arriostramiento

Fuentes consultadas el 21 de Octubre de 2015.